Question

【題目】鋼鐵工業(yè)是國家工業(yè)的基礎(chǔ)，鋼鐵生銹現(xiàn)象卻隨處可見，為此每年國家損失大量資金。請回答鋼鐵腐蝕與防護過程中的有關(guān)問題。

（1）鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理如圖所示：

①寫出石墨電極的電極反應(yīng)式______；

②將該裝置作簡單修改即可成為鋼鐵電化學(xué)防護的裝置，請在如圖虛線框內(nèi)所示位置作出修改，并用箭頭標出導(dǎo)線中電子流動方向。______

③寫出修改后石墨電極的電極反應(yīng)式______。

（2）生產(chǎn)中可用鹽酸來除鐵銹�，F(xiàn)將一生銹的鐵片放入鹽酸中，當(dāng)鐵銹被除盡后，溶液中發(fā)生的化合反應(yīng)的化學(xué)方程式_____。

(3)在實際生產(chǎn)中，可在鐵件的表面鍍銅防止鐵被腐蝕。裝置示意圖如圖：

①A電極對應(yīng)的金屬是__(寫元素名稱)，B電極的電極反應(yīng)式是____。

②若電鍍前鐵、銅兩片金屬質(zhì)量相同，電鍍完成后將它們?nèi)〕鱿磧簟⒑娓�、稱量，二者質(zhì)量差為5.12g，則電鍍時電路中通過的電子為___ mol。

③鍍層破損后，鍍銅鐵比鍍鋅鐵更容易被腐蝕，請簡要說明原因___。

Answer 1

【答案】O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 2Cl－－2e－===Cl2↑ 2FeCl3＋Fe===3FeCl2 銅 Cu2＋＋2e－===Cu 0.08 鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕

【解析】

(1)中性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，鐵作負極，石墨作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，要保護鋼鐵不受腐蝕，可以把鐵設(shè)計成電解池的陰極，與電源負極相連接，設(shè)計成電解池后，石墨作陽極，陽極上氯離子放電；

(2)氧化鐵可以和鹽酸之間反應(yīng)生成氯化鐵和水，金屬鐵可以和氯化鐵之間反應(yīng)得到氯化亞鐵；

(3)①在鐵件的表面鍍銅時，金屬銅必須是陽極材料，金屬鐵為陰極，根據(jù)電解池的工作原理來回答；

②電鍍時，電鍍時，鍍層連接正極，鍍件連接電源負極，鍍層作陽極，鍍件作陰極，電解質(zhì)溶液中含有鍍層金屬元素，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)金屬質(zhì)量和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式計算；

③在原電池中，負極金屬易被腐蝕，正極上的金屬被保護。

(1)①中性條件下，鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕，該電池反應(yīng)為2Fe+2H2O+O2═2Fe(OH)2，鐵作負極，石墨作正極，正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，正極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-=4OH-；

②要保護鋼鐵不受腐蝕，可以把鐵設(shè)計成電解池的陰極，與電源負極相連接，設(shè)計成電解池后，石墨作陽極，陽極上氯離子放電，即虛線框內(nèi)所示位置作出的修改以及導(dǎo)線中電子流動的方向如下圖：；

③修改后石墨電極為陽極，氯離子放電，則電極反應(yīng)式為2Cl-+2e-=Cl2↑；

(2)氧化鐵可以和鹽酸之間反應(yīng)生成氯化鐵和水，當(dāng)鐵銹除凈后，金屬鐵可以和氯化鐵之間反應(yīng)得到氯化亞鐵，即2FeCl3+Fe=3FeCl2；

(3)①在鐵件的表面鍍銅，金屬銅必須是陽極材料，發(fā)生電極本身失電子的氧化反應(yīng)，且金屬鐵為陰極，發(fā)生電極反應(yīng)：Cu2++2e-=Cu；

②陽極上銅質(zhì)量減少，陰極上銅質(zhì)量增加，二者質(zhì)量差為5.12g時，陰極上析出銅的質(zhì)量為2.56g，根據(jù)銅和轉(zhuǎn)移電子之間的關(guān)系式知，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量=×2=0.08mol；

③鍍銅鐵中由于鐵比銅活潑，鍍層破壞后，在潮濕環(huán)境中形成原電池，鐵為負極，加速鐵的腐蝕，但是鍍鋅的鐵鍍層破損后，金屬Zn為負極，金屬鐵為正極，正極金屬被保護。